[實(shí)用新型]惰性基彌散燃料核心的全自動(dòng)包覆裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201820731746.3
• 申請(qǐng)日: 2018-05-17
• 公開（公告）號(hào): CN208111098U
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃奇奇;劉徐徐;王志毅;鐘毅;段麗美;褚明福;高瑞;楊振亮;李冰清
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)工程物理研究院材料研究所
• 主分類號(hào): G21C21/14
• 分類號(hào): G21C21/14
• 代理公司: 成都眾恒智合專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51239
• 代理人: 唐健玲

本實(shí)用新型公開了惰性基彌散燃料核心的全自動(dòng)包覆裝置，包括旋轉(zhuǎn)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)罐體、加熱板、壓力罐、空氣壓縮機(jī)、雙氣路自動(dòng)噴槍、噴涂架和控制器；所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)與旋轉(zhuǎn)罐體相連、以帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)罐體轉(zhuǎn)動(dòng)；所述加熱板環(huán)繞旋轉(zhuǎn)罐體設(shè)置；所述壓力罐上設(shè)有料漿管道，該料漿管道活動(dòng)端與雙氣路自動(dòng)噴槍相連；所述空氣壓縮機(jī)的出氣端設(shè)有第一出氣管，該第一出氣管活動(dòng)端也與雙氣路自動(dòng)噴槍相連，所述雙氣路自動(dòng)噴槍設(shè)置在噴涂架頂部，且兩個(gè)自動(dòng)噴頭均位于旋轉(zhuǎn)罐體上方并朝向旋轉(zhuǎn)罐體內(nèi)。該裝置可全自動(dòng)工作，包覆效果好，且省時(shí)省力，安全系數(shù)高。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及核燃料領(lǐng)域，具體涉及惰性基彌散燃料核心的全自動(dòng)包覆裝置。

背景技術(shù)

福島核事故以后，事故容錯(cuò)核燃料受到極大關(guān)注，特別是惰性基彌散核燃料(IMDP)。高性能IMDP芯塊制備的難點(diǎn)之一是不易使TRISO顆粒(惰性基彌散燃料核心)均勻的分散于碳化硅基體中，而結(jié)構(gòu)的均勻性很大程度上決定了性能的穩(wěn)定性，作為新型事故容錯(cuò)燃料，IMDP芯塊必須在最大程度上提高自身的性能穩(wěn)定性才能顯著提高其本質(zhì)安全性能。此外，由于TRISO顆粒的結(jié)構(gòu)類似于中空的多層包覆結(jié)構(gòu)小球，強(qiáng)度偏低，若與碳化硅基體粉末混合不均勻則容易相互接觸，在壓制過程中小球之間相互擠壓，極易發(fā)生TRISO顆粒變形破碎的現(xiàn)象，影響其性能穩(wěn)定性。由此可見，對(duì)于IMDP芯塊的研制來說，提高其包覆均勻性和穩(wěn)定性進(jìn)而提高結(jié)構(gòu)的均勻性是十分重要的。然而，TRISO 顆粒的粒徑接近1mm，球形度高，表面光滑，碳化硅基體所用粉末均為納微米級(jí)，流動(dòng)性差，無法將干燥的碳化硅粉末直接包覆在TRISO顆粒表面。而且工藝要求需要在TRISO顆粒外表包覆較厚的包覆層，采用常規(guī)混合工藝難以實(shí)現(xiàn)其均勻包覆且包覆強(qiáng)度低。

為解決上述問題，經(jīng)過多次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，采用噴霧沉積工藝是最理想的包覆方法，其操作流程為：先用無水乙醇等低溫易揮發(fā)的有機(jī)溶劑將SiC基體粉末制備成具有一定粘度的混合漿料，將SiC混合漿料間歇噴涂到TRISO顆粒表面，漿料中的有機(jī)溶劑迅速揮發(fā)掉，并在TRISO顆粒表面形成一層均勻的SiC包覆層，經(jīng)多次噴涂后，SiC包覆層厚度不斷增加，直至達(dá)到設(shè)定的要求值。然而，經(jīng)調(diào)研后發(fā)現(xiàn)目前的制備技術(shù)均為手動(dòng)操作，尚無自動(dòng)化的工藝設(shè)備完成這項(xiàng)工作。初期在實(shí)驗(yàn)室條件下采用的是將惰性基彌散燃料核心放在器皿內(nèi)，手工晃動(dòng)水浴鍋內(nèi)的器皿以及用噴壺手動(dòng)噴料，由于體力有限，并不能長(zhǎng)時(shí)間手工晃動(dòng)器皿，費(fèi)時(shí)費(fèi)力而且包覆工藝不穩(wěn)定，包覆效果不好，此外，還容易造成大量的漿料凝結(jié)在器皿底部，造成漿料的大量浪費(fèi)。總體來說，手工包覆的缺點(diǎn)較多，操作繁雜、效率低、處理量少、穩(wěn)定性差，無法長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)作業(yè)，不利于大規(guī)模批量化生產(chǎn)，且由于需要加熱，工作人員有燙傷的危險(xiǎn)；而且，碳化硅基體所用粉末均為納微米級(jí)，使工作人員暴露在危險(xiǎn)環(huán)境里，極易吸入體內(nèi)。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是為了解決上述技術(shù)問題，提供一種惰性基彌散燃料核心的全自動(dòng)包覆裝置，該裝置可全自動(dòng)工作，包覆效果好，且省時(shí)省力，安全系數(shù)高。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下：

惰性基彌散燃料核心的全自動(dòng)包覆裝置，包括旋轉(zhuǎn)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)罐體、加熱板、壓力罐、空氣壓縮機(jī)、雙氣路自動(dòng)噴槍、噴涂架和控制器；所述旋轉(zhuǎn)罐體內(nèi)裝有待包覆的惰性基彌散燃料核心，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)與旋轉(zhuǎn)罐體相連、以帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)罐體轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而使旋轉(zhuǎn)罐體內(nèi)的惰性基彌散燃料核心轉(zhuǎn)動(dòng)；所述加熱板環(huán)繞旋轉(zhuǎn)罐體設(shè)置、為旋轉(zhuǎn)罐體加熱；所述壓力罐內(nèi)裝有用于給惰性基彌散燃料核心進(jìn)行包覆的包覆料漿，壓力罐上設(shè)有用于將包覆料漿輸送出去的料漿管道，該料漿管道活動(dòng)端作為料漿供應(yīng)氣路與雙氣路自動(dòng)噴槍相連；所述空氣壓縮機(jī)的出氣端設(shè)有第一出氣管，該第一出氣管活動(dòng)端作為氣體供應(yīng)氣路與雙氣路自動(dòng)噴槍相連，所述雙氣路自動(dòng)噴槍設(shè)置在噴涂架頂部，且位于旋轉(zhuǎn)罐體上方并朝向旋轉(zhuǎn)罐體內(nèi)，所述料漿管道上設(shè)有第一調(diào)節(jié)閥和料漿流量計(jì)，所述第一出氣管上設(shè)有電磁閥和第一氣體流量計(jì)；所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)、加熱板、空氣壓縮機(jī)、雙氣路自動(dòng)噴槍、第一調(diào)節(jié)閥、料漿流量計(jì)和第一氣體流量計(jì)均與控制器電連接，所述控制器通過開關(guān)與市電連接。

具體來說，所述電磁閥上設(shè)有與控制器相連的時(shí)間繼電器。